Приземные карты погоды и карты барической топографии.

Карты погоды

Службы погоды составляют синоптические карты, являющиеся основным материалом для анализа и прогноза атмосферных процессов и погоды над земным шаром. Синоптические карты — это специальные кар­ты-бланки, на которые цифрами и условными символами нанесены результаты метеорологических наблюдений за определенный (стандартный) момент времени.

Различают основные и кольцевые карты погоды (приземные), карты барической топографии (высотные) и вспомогательные.

Основные карты составляют по данным метеорологических наблюдений в основные сроки: 0, 6, 12 и 18 ч гринвичского време­ни; кольцевые — за промежуточные или дополнительные сроки наблюдений; карты барической топографии — по данным аэроло­гических наблюдений в основные сроки — 0 и 12 ч гринвичского времени.

На карты наносят сведения о погоде вблизи земной поверхно­сти, полученные с метеорологических станций. Карты барической топографии содержат сведения о погоде на соответствующих изо­барических поверхностях. Причем эти карты подразделяются на карты абсолютной (AT) и относительной топо­графии (ОТ).

Карты абсолютной топографии содержат сведения о высоте изобарической поверхности, температуре, влажности и ветре на ее уровне. Наиболее употребительными являются карты АТ700 (средняя высота около 3 км), АТ500 (около 5 км), АТЗОО (около 9 км).

Карты относительной топографии содержат сведения о толщи­не слоя между соответствующими изобарическими поверхностями, характеризуя среднюю температуру этого слоя. Наиболее распро­странена карта толщины слоя между изобарическими поверхностя­ми 500 и 1000 мб (ОТ ).

Вспомогательные карты могут быть очень различны и их со­держание определяется требованиями соответствующего опера­тивного органа Службы погоды. Например, для составления реко­мендованных курсов и проводки судов составляют более деталь­ные карты погоды океанов (морские карты погоды), карты изо­бат (для тропической зоны), карты максимальных скоростей вет­ра и т. д.

рис. 1. Схема расположения элементов на основных картах погоды

Составление карт погоды. По поступлению метеорологических телеграмм с сухопутных и судовых станций за данный срок наблю­дения производится наноска сведений о погоде на бланк синоптической карты.

Нанесение данных на карту произво­дится в виде цифр и условных значков (символов), которые располагаются во­круг кружка станции в строго определен­ном порядке. Расположение элементов на основной карте погоды производится со­гласно схеме, приведенной на рис. 1.

Цифрами наносятся: РРР—давление воздуха так, как оно дано в телеграмме, десятыми долями миллибара (например, 081 соответствует 1008,1 мб, 976—997,6 мб и т. д.); рр—величина бариче­ской тенденции с десятыми долями мил­либара (если величина барической тенденции отрицательная, то пе­ред рр ставится знак минус); ТТ—температура воздуха в целых градусах Цельсия на сухопутных станциях и с десятыми долями — на судовых станциях; TdTd—значение точки росы в целых граду­сах; TsTs—разность температуры воздуха и воды с точностью до полуградуса или TwTw — температура поверхностного слоя воды; VV—горизонтальная видимость в цифрах кода; Nh—ко­личество облаков нижнего, а при их отсутствии — средне­го яруса в цифрах кода или баллах; h — высота основания обла­ков Nh в метрах; hshs — высота основания облаков, определенная инструментально, в метрах; Vg — средняя скорость перемещения судна по генеральному направлению, указывается в километрах в час с левой стороны стрелки, изображающей направление пере­мещения судна.

Условными значками наносятся: N — общее количество обла­ков (наносится в кружке станции); С_L, См, Сн — форма облаков нижнего, среднего и верхнего ярусов; ww—погода в срок наблю­дения или в течение последнего часа; W — прошедшая погода (имеется в виду погода в течение последних 6 ч основных синопти­ческих сроков наблюдения или погода в течение последних 3 ч для промежуточных сроков наблюдений — 03, 09, 15 и 21 ч гринвич­ского времени); а—характеристика барической тенденции.

Данные о ветре наносят в виде стрелки с оперением: направле­ние ветра dd — стрелкой, идущей от кружка станции по направле­нию ветра (откуда дует ветер); скорость ветра ff— оперением наносимым у конца стрелки. Перья обращены влево от стрелки (если смотреть по направлению ветра) в северном полушарии и вправо в южном. Одно большое перо на стрелке соответствует скорости ветра 5 м/сек, а одно малое — 2,5 м/сек. При скорости ветра 25 м/сек оперение заменяется треугольником, основание ко­торого находится на стрелке. Генеральное направление перемеще­ния судна Дs наносится стрелкой, идущей от кружка по направле­нию перемещения судна; при этом стрелка может разрываться в том месте, где нанесены другие элементы.

На рис. 2 даны примеры нане­сения данных с сухопутной метео­рологической (а) и с судовой станции на карту северного по­лушария (б).

Рис. 2. Пример нанесения данных на карту погоды северного полушария: о—с сухопутной станции; б—с судовой

Принципы анализа карт пого­ды. Синоптическая карта погоды, как уже указывалось выше, ото­бражает условия погоды в определенный момент времени.

Для правильного анализа карт погоды производится сопостав­ление данных анализируемой карты с картами за предыдущие сроки наблюдений. Оценивается развитие атмосферных процессов у земли и на высотах. Рассматриваются изменения контрастов температур и характеристик погоды во фронтальных зонах с уче­том возможной трансформации воздушных масс, принимается во внимание возможное влияние местных условий и т. д После этого уточняется, путем сопоставления данных отдельных станций на

анализируемой карте, положение барических центров и атмосферных фронтов.

Окончательная обработка карт погоды заключается в проведе­нии фронтальных разделов, изобар и изолиний барических тенден­ции, обозначении областей низкого и высокого давления выделе­нии обложных и внутримассовых (ливневых) осадков и особых явлении погоды. Ряд указанных операций (выделение осадков проведение изолиний барических тенденций) на мелкомасштабных картах не выполняется. Изобары обычно проводятся через каждые 5 мб (кратные пяти) или через 4 мб (кратные четырем). В центрах областей низкого давления ставится буква Н, высокого давле­ния—буква В. Обозначение основных фронтов на картах пого­ды приведены в табл. 12, а явления погоды обозначаются те­ми же знаками, что и при нанесении, но только большего раз-

другой атмосферное давление на горизонтальной плоскости либо понижается, либо повышается. Создается разность давления, го­ризонтальное равновесие нарушается, воздух начинает переме­щаться из области более высокого давления в область более низ­кого.

Барический градиент

Понятие о барическом градиенте. Градиентом всякой физичес­кой величины называется ее изменение в пространстве в направле­нии наименьших значений, отнесенное к единице расстояния. По­скольку градиент определяется величиной и направлением, то, сле­довательно, градиент есть величина векторная[1].

Барическим градиентом называется изменение атмосферного давления на единицу расстояния в направлении, перпендикуляр­ном изобарической поверхности в данной точке, в сторону умень­шения давления.

Как всякий вектор, барический градиент можно изобразить стрелкой, направленной по нормали (перпендикулярно) к изоба­рической поверхности в сторону меньшего давления; величина (длина) стрелки будет тем больше, чем меньше расстояние между изобарическими поверхностями, так как при этом на единицу рас­стояния будет приходиться большее изменение давления.

Горизонтальная и вертикальная составляющая барического градиента. Если изобарические поверхности горизонтальны, то барический градиент направлен вертикально вверх, если наклоне­ны — под некоторым углом по отношению к вертикали.

В этом случае вектор барического градиента ОА (рис. 19) можно разложить на его вертикальную 0В и горизонтальную ОС составляющие. Тогда

и OC=OAsina.

Так как в реальной атмосфере в умеренных широтах угол на­клона изобарических поверхностей очень мал (ос<0°10'), то верти­кальная составляющая барического градиента в тысячи и десят­ки тысяч раз больше горизонтальной составляющей. Однако вер­тикальная составляющая уравновешивается (или почти уравно­вешивается) направленной в противоположную сторону (вниз) силой тяжести и не вызывает существенных движений воздуха. На горизонтальные движения масс воздуха она вообще не влияет. Эти движения вызываются исключительно горизонтальной состав­ляющей барического градиента, которую в дальнейшем будем на­зывать барическим градиентом.

Практически его величина определяется по картам изобар, ко­торые обычай проводятся через 5 мб. По расстоянию между ними, измеренному по нормали (перпенди­кулярно) к изобаре с большим зна­чением давления, и вычисляется градиент, причем за единицу рассто­яния обычно принимается 100 км или длина 1° меридиана, равная 60 морским милям (111 км).

Рис. 19. Горизонтальная и вер­тикальная составляющие бари­ческого градиента

Величина барического градиента обычно не превышает 1—3 мб/град*мер, но при исключительной силы штормах она может достигать 30 мб/град • мер. Вблизи экватора барическое поле очень размыто и градиенты там в среднем составля­ют всего 0,14 мб/град • мер.

Если барический градиент выразить в системе единиц CGS, то разность давлений Δр должна быть обозначена в динах на кв. сантиметр, а расстояние — в сантиметрах. Тогда размерность градиента

Поскольку дина (дн) в системе CGS является единицей силы, а кубический сантиметр (см³) — единицей объема, то барический градиент является силой, приложенной к единице объема воздуха.